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カイラル磁性ナノ格子による非相反的光学活性の増強とバイオフォトニクスへの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K05087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 光工学・光量子科学
研究機関秋田県産業技術センター

研究代表者

山根 治起  秋田県産業技術センター, 電子光応用開発部, 上席研究員 (80370237)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード磁気光学 / 磁気プラズモン / 非相反性 / 垂直磁気 / 磁性ナノ構造体 / バイオ化学センサ / プラズモン / フォトニック結晶 / カイラル磁気ナノ格子 / 反強磁性結合 / 磁気光学キャビティ / 先端機能デバイス / 垂直磁化 / 光物性 / 応用光学・量子光工学 / ナノ材料 / 磁性
研究成果の概要

磁性積層膜および磁性ナノ格子など磁性ナノ構造体の磁気光学物性ならびにデバイス応用について検討した。磁性積層膜における巨大磁気Kerr効果「磁気光学キャビティ効果」に関しては、バイオ化学センサへの応用を見据えて、磁気光学素子の設計手法を確立するとともに、既存製品に対する有用性を確認した。また、非相反的光学活性に係る新たな物理現象の発現を目的とした2次元周期ナノ構造体では、伝導電子を介した反強磁性結合を利用することで、磁性/非磁性状態が疑似的にアレンジ可能な磁性ナノ格子を構築した。プラズモン近接場と組み合わせることで、高度かつ多彩な偏光制御を可能とする疑似メタマテリアルへと発展させる計画である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁性積層膜における巨大磁気Kerr効果「磁気光学キャビティ効果」を利用したバイオ化学センサに関しては、国内学会でポスター講演賞を受賞するとともに、特許を取得して、製品化を目指した取り組みを民間企業と進めている。また、磁性ナノ粒子で見出した特異な物理現象「磁気光学位相反転」に関しては、局在プラズモン共鳴に起因することを明らかにし、国際論文がEditor's Picksに選出されるなど、国内外で高い注目を集める研究成果が得られた。さらに、磁性/非磁性状態が疑似的にアレンジ可能な磁性ナノ格子に関しては、新たな学術領域である「トポロジカルフォトニクス」への展開が期待できる研究成果であると考えている。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 5件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] 磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果を利用した水素ガスセンサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      山根治起
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E

      巻: 139 ページ: 317-322

    • NAID

      130007699888

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2-Dimensional Nano-Arrays on Antiferromagnetically Coupled CoPt Stacked Films for Magneto-Photonic Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Yasukawa and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference

      巻: 32nd

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemical and biological sensing system using magneto-optical cavity effects on magnetic stacked films2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 雑誌名

      Proceedings of Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting

      巻: 3rd ページ: 15-15

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perpendicular Magnetic Properties of [CoPt/AZO/Ag] Multilayered Films for Magneto-optical Chemical Sensing Applications2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Kondo, Y. Isaji, K. Takeda and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 43 号: 4 ページ: 213-217

    • DOI

      10.14723/tmrsj.43.213

    • NAID

      130007429912

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • 年月日
      2018-08-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures consisting of a CoPt layer and noble-metal grains2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Isaji, K. Takeda Y. Yasukawa and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.5036983

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perpendicular Magnetic Properties of Magneto-Optical Cavity Effect on [CoPt/AZO] Multilayered Films2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, K. Takeda, Y. Ishaji, Y. Yasukawa and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Digest of the 31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference

      巻: 31st

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-optical Cavity Effect on Magnetic Stacked Structures for Hydrogen Gas Sensing Application2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, S. Takahashi, K. Yamakawa, K. Takahashi, N. Seko, K. Sumiyoshi, K. Shigemura and S. Miura
    • 雑誌名

      Technical Digest of the 28th International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory

      巻: 28th ページ: 57-58

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures consisting of CoPt nano-layer and noble-metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane and M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Journal of Nanomedicine & Nanotechnology

      巻: 9 ページ: 24-24

    • DOI

      10.4172/2157-7439-c6-082

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures consisting of CoPt nano-layer and noble-metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 雑誌名

      Proceedings of Asia Pacific Society for Materials Research 2018 Annual Meeting

      巻: 2nd ページ: 15-15

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果を利用した水素ガスセンサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 高橋慎吾,山川清志, 高橋幸希,世古暢哉,住吉研,重村幸治,三浦聡
    • 雑誌名

      電気学会 第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム論文集

      巻: 35

    • NAID

      130007699888

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-plasmonics on Perpendicular Magnetic Nanostructures Consisting of CoPt Layers and Noble Metal Grains2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Ishaji, K. Takeda, M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Digest of the 22nd Microoptics Conference

      巻: 22nd

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Perpendicular Magnetic Properties of [CoPt/AZO/Ag] Multilayered Films for Magneto-optical Sensing Applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Kondo, Y. Ishaji, K. Takeda, M. Kobayashi
    • 雑誌名

      Digest of the 15th International Conference on Advanced Materials

      巻: 15th

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magneto-optical Cavity Effect on Perpendicular Magnetic Multilayers for Chemical Sensing Applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 雑誌名

      Proceedings of Asia Pacific Society for Materials Research 2017 Annual Meeting

      巻: 1st

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] [CoPt/Ag]積層膜における磁気プラズモン共鳴とセンサ応用2020

    • 著者名/発表者名
      山根治起
    • 学会等名
      2020年応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2次元ナノ構造を有する反強磁性結合型CoPt積層膜の磁気特性2019

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 安川雪子, 小林政信
    • 学会等名
      2019年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 2-Dimensional Nano-Arrays on Antiferromagnetically Coupled CoPt Stacked Films for Magneto-Photonic Crystals2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Yasukawa and M. Kobayashi
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemical and biological sensing system using magneto-optical cavity effects on magnetic stacked films2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2019 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果と化学センサへの応用2019

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 高橋慎吾, 山川清志, 高橋幸希, 世古暢哉, 住吉研, 重村幸治, 三浦聡
    • 学会等名
      2019年応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気光学キャビティ効果を利用したバイオ化学センサの開発2019

    • 著者名/発表者名
      山根治起
    • 学会等名
      日本磁気学会 第38回光機能磁性デバイス・材料専門研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 磁性積層膜における磁気光学キャビティ効果を利用した水素ガスセンサの開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 高橋慎吾,山川清志, 高橋幸希,世古暢哉,住吉研,重村幸治,三浦聡
    • 学会等名
      電気学会 第35回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気光学干渉素子を用いた旋光度計測手法の開発2018

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 高橋慎吾, 山川清志, 高橋幸希, 世古暢哉, 住吉研, 重村幸治, 三浦聡
    • 学会等名
      2018年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CoPt-Agナノ構造体における局在プラズモン共鳴と磁気光学特性2018

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 安川雪子, 武田啓輔, 伊佐地育圭, 小林政信
    • 学会等名
      第42回日本磁気学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Perpendicular Magnetic Properties of Magneto-Optical Cavity Effect on [CoPt/AZO] Multilayered Films2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, K. Takeda, Y. Ishaji, Y. Yasukawa and M. Kobayashi
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magneto-optical Cavity Effect on Magnetic Stacked Structures for Hydrogen Gas Sensing Application2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, S. Takahashi, K. Yamakawa, K. Takahashi, N. Seko, K. Sumiyoshi, K. Shigemura and S. Miura
    • 学会等名
      28th International Symposium on Imaging, Sensing, and Optical Memory
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] agneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures consisting of CoPt nano-layer and noble-metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane and M. Kobayashi
    • 学会等名
      2nd World Congress on Nano Science and Nano Technology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magneto-plasmonics on perpendicular magnetic nanostructures consisting of CoPt nano-layer and noble-metal nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2018 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] [CoPt/AZO]積層膜の垂直磁気特性と磁気光学キャビティ効果2018

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 武田啓輔, 伊佐地育圭, 小林政信
    • 学会等名
      2018年応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] [CoPt/AZO/Ag]積層膜の垂直磁気特性と化学センサへの応用2017

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 武田啓輔, 伊佐地育圭, 小林政信
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所, 平成29年度スピニクス特別研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CoPt垂直磁化ナノ構造体における局在プラズモン共鳴と磁気光学特性2017

    • 著者名/発表者名
      山根治起, 伊佐地育圭, 武田啓輔, 小林政信
    • 学会等名
      2017年応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Magneto-plasmonics on Perpendicular Magnetic Nanostructures Consisting of CoPt Layers and Noble Metal Grains2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Ishaji, K. Takeda, M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 22nd Microoptics Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Perpendicular Magnetic Properties of [CoPt/AZO/Ag] Multilayered Films for Magneto-optical Sensing Applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane, Y. Kondo, Y. Ishaji, K. Takeda, M. Kobayashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magneto-optical Cavity Effect on Perpendicular Magnetic Multilayers for Chemical Sensing Applications2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yamane
    • 学会等名
      Asia Pacific Society for Materials Research 2017 Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] ガス検知装置2019

    • 発明者名
      世古暢哉, 山根治起
    • 権利者名
      世古暢哉, 山根治起
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-067141
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 旋光度測定装置2018

    • 発明者名
      山根治起
    • 権利者名
      山根治起
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 取得年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] 旋光度測定装置2018

    • 発明者名
      山根治起
    • 権利者名
      山根治起
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-037602
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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